导带与价带的关系资料
导带价带禁带
【半导体】(1)导带conduction bandA解释导带是由自由电子形成的能量空间。
即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
对于金属,所有价电子所处的能带就是导带。
对于半导体,所有价电子所处的能带是所谓价带,比价带能量更高的能带是导带。
在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后即成为导电的能带——导带。
B导带的涵义:导带是半导体最外面(能量最高)的一个能带,是由许多准连续的能级组成的;是半导体的一种载流子——自由电子(简称为电子)所处的能量范围。
导带中往往只有少量的电子,大多数状态(能级)是空着的,则在外加作用下能够发生状态的改变,故导带中的电子能够导电,即为载流子。
导带底是导带的最低能级,可看成是电子的势能,通常,电子就处于导带底附近;离开导带底的能量高度,则可看成是电子的动能。
当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即发生变化,从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜;反过来,凡是能带发生倾斜的区域,就必然存在电场(外电场或者内建电场)。
导带底到真空中自由电子能级的间距,称为半导体的亲和能,即是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量。
这是半导体的一个特征参量。
(2)价带与禁带价带(valence band)或称价电带,通常是指半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带。
对半导体而言,此能带中的能级基本上是连续的。
全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。
但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。
价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的。
被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。
禁带,英文名为:Forbidden Band 在能带结构中能态密度[1]为零的能量区间。
导带与价带的关系
定义导带(conduction band)就是由自由电子形成的能量空间。
即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
对于金属,所有价电子所处的能带就就是导带。
对于半导体,所有价电子所处的能带就是所谓价带,比价带能量更高的能带就是导带。
在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)就是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后即成为导电的能带——导带。
导带就是半导体最外面(能量最高)的一个能带,就是由许多准连续的能级组成的;就是半导体的一种载流子——自由电子(简称为电子)所处的能量范围。
导带中往往只有少量的电子,大多数状态(能级)就是空着的,则在外加作用下能够发生状态的改变,故导带中的电子能够导电,即为载流子。
导带底就是导带的最低能级,可瞧成就是电子的势能,通常,电子就处于导带底附近;离开导带底的能量高度,则可瞧成就是电子的动能。
当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即发生变化,从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜;反过来,凡就是能带发生倾斜的区域,就必然存在电场(外电场或者内建电场)。
导带底到真空中自由电子能级的间距,称为半导体的亲与能,即就是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量。
这就是半导体的一个特征参量。
导带与价带的关系对于未掺杂的本征半导体,导带中的电子就是由它下面的一个能带(即价带)中的电子(价电子)跃迁上来而形成的,这种产生电子(同时也产生空穴——半导体的另外一种载流子)的过程,称为本征激发。
在本征激发过程中,电子与空穴就是成对产生的,则总就是有“电子浓度=空穴浓度”。
这实际上就就是本征半导体的特征,因此可以说,凡就是两种载流子浓度相等的半导体,就就是本征半导体。
这就意味着,不仅未掺杂的半导体就是本征半导体,就就是掺杂的半导体,在一定条件下(例如高温下)也可以转变为本征半导体。
允带和价带和导带的关系
允带和价带和导带的关系
允带、价带和导带是固体物理学中的概念,主要与能级和电子状态有关。
以下是它们之间的关系:
价带:价带是能量比导带底的电子占据的能带,是半导体和绝缘体中唯一存在的能带。
在固体能带理论中,价带被视作被电子填满的能级,这些电子主要是来自原子中的价电子,它们分布在价带中的各个能级上。
因此,价带有时也被称为满带。
导带:导带是能量高于价带的另一个能带,主要特点是其中没有电子占据。
电子从价带激发到导带的过程被称为导电过程,因为在这种过程中形成了自由电子。
当导带的能量相对于价带增加时,电子更容易从价带跃迁到导带,从而形成自由电子和空穴,这是金属和半导体的主要导电机制。
允带:允带这个概念描述的是允许有电子存在的能带,实际上就是除去被填满的价带和全空导带的中间所有能带。
综上所述,允带、价带和导带都是固体中存在的能带,它们之间的主要关系在于电子在不同能带中的分布和跃迁。
了解这些关系有助于理解固体材料的电学、光学等性质。
导带、价带、禁带
【半导体】(1)导带conduction bandA解释导带是由自由电子形成的能量空间。
即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
对于金属,所有价电子所处的能带就是导带。
对于半导体,所有价电子所处的能带是所谓价带,比价带能量更高的能带是导带。
在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后即成为导电的能带——导带。
B导带的涵义:导带是半导体最外面(能量最高)的一个能带,是由许多准连续的能级组成的;是半导体的一种载流子——自由电子(简称为电子)所处的能量范围。
导带中往往只有少量的电子,大多数状态(能级)是空着的,则在外加作用下能够发生状态的改变,故导带中的电子能够导电,即为载流子。
导带底是导带的最低能级,可看成是电子的势能,通常,电子就处于导带底附近;离开导带底的能量高度,则可看成是电子的动能。
当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即发生变化,从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜;反过来,凡是能带发生倾斜的区域,就必然存在电场(外电场或者内建电场)。
导带底到真空中自由电子能级的间距,称为半导体的亲和能,即是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量。
这是半导体的一个特征参量。
(2)价带与禁带价带(valence band)或称价电带,通常是指半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带。
对半导体而言,此能带中的能级基本上是连续的。
全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。
但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。
价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的。
被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。
禁带,英文名为:Forbidden Band 在能带结构中能态密度[1]为零的能量区间。
导带价带禁带
导带价带禁带GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-【半导体】(1)导带conduction bandA解释导带是由自由电子形成的能量空间。
即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
对于金属,所有价电子所处的能带就是导带。
对于半导体,所有价电子所处的能带是所谓价带,比价带能量更高的能带是导带。
在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后即成为导电的能带——导带。
B导带的涵义:导带是半导体最外面(能量最高)的一个能带,是由许多准连续的能级组成的;是半导体的一种载流子——自由电子(简称为电子)所处的能量范围。
导带中往往只有少量的电子,大多数状态(能级)是空着的,则在外加作用下能够发生状态的改变,故导带中的电子能够导电,即为载流子。
导带底是导带的最低能级,可看成是电子的势能,通常,电子就处于导带底附近;离开导带底的能量高度,则可看成是电子的动能。
当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即发生变化,从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜;反过来,凡是能带发生倾斜的区域,就必然存在电场(外电场或者内建电场)。
导带底到真空中自由电子能级的间距,称为半导体的亲和能,即是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量。
这是半导体的一个特征参量。
(2)价带与禁带价带(valence band)或称价电带,通常是指半导体或绝缘体中,在0K 时能被电子占满的最高能带。
对半导体而言,此能带中的能级基本上是连续的。
全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。
但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。
名词解释满带,价带,空带,导带,禁带,本征半导体
名词解释满带,价带,空带,导带,禁带,本征半导体【知识】名词解释满带、价带、空带、导带、禁带和本征半导体引言:在学习半导体材料和器件时,我们经常会遇到一些关键概念,如满带、价带、空带、导带、禁带和本征半导体。
这些概念是理解半导体材料电子性质的基础,对我们深入研究半导体物理和应用至关重要。
本文将从浅入深,按照知识的深度和广度,详细解释这些概念及其相互关系,并分享一些个人观点和理解。
一、满带(Filled Band):满带是指能带(Energy Band)中填满了一定数量电子的状态。
我们知道,能带是指由一系列最小能量差区间组成的能级的集合。
在固体中,由于原子之间的相互作用和电子之间的库仑斥力,导致能带形成。
当所有可能的能级都被填满电子时,该能带就形成了满带。
满带中的电子具有最高的能量和动力学状态,不容易发生运动。
二、价带(Valence Band):价带是比满带更低的能级集合,其中填充了价电子。
在半导体中,价电子是能够参与化学键形成的电子。
在固体中,处于价带的电子通常与原子核以及其他电子相互作用,因此它们的动能较低,不容易跃迁到更高能级。
三、空带(Empty Band):空带是位于价带之上的一些能级,其能量比价带更高,但没有被电子填充。
当一个价带中的电子跃迁到空带时,将留下一个空穴(空缺的价电子),形成一个电子-空穴对(Electron-Hole Pair)。
空带中的状态可以是空的,也可以由导带中的电子填充。
四、导带(Conduction Band):导带是位于空带之上的能带,具有相对较高的能量。
在纯净的半导体中,导带中没有或几乎没有电子。
当一个电子跃迁到导带时,它具有足够的能量来在材料中自由移动,因此可以导电。
导带中的电子通常没有与原子核或其他电子的强相互作用。
五、禁带(Band Gap):禁带是指价带和导带之间的能量间隙,也称为能隙(Energy Gap)。
在这个能隙内,材料中几乎没有允许的能级存在。
导带、价带、禁带
【半导体】(1)导带conduction bandA解释导带是由自由电子形成的能量空间。
即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
对于金属,所有价电子所处的能带就是导带。
对于半导体,所有价电子所处的能带是所谓价带,比价带能量更高的能带是导带。
在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后即成为导电的能带——导带。
B导带的涵义:导带是半导体最外面(能量最高)的一个能带,是由许多准连续的能级组成的;是半导体的一种载流子——自由电子(简称为电子)所处的能量范围。
导带中往往只有少量的电子,大多数状态(能级)是空着的,则在外加作用下能够发生状态的改变,故导带中的电子能够导电,即为载流子。
导带底是导带的最低能级,可看成是电子的势能,通常,电子就处于导带底附近;离开导带底的能量高度,则可看成是电子的动能。
当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即发生变化,从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜;反过来,凡是能带发生倾斜的区域,就必然存在电场(外电场或者内建电场)。
导带底到真空中自由电子能级的间距,称为半导体的亲和能,即是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量。
这是半导体的一个特征参量。
(2)价带与禁带价带(valence band)或称价电带,通常是指半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带。
对半导体而言,此能带中的能级基本上是连续的。
全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。
但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。
价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的。
被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。
禁带,英文名为:Forbidden Band 在能带结构中能态密度[1]为零的能量区间。
超导体的价带和导带
超导体的价带和导带
导带:由自由电子形成的能量空间。
在绝对零度温度下,半导体的价带(valenceband)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbiddenband/bandgap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带。
价带:半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带。
对半导体而言,此能带中的能级基本上是连续的。
全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。
但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。
价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的。
被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。
一般能量源是光照。
导带和价带的定义
导带和价带的定义
1.导带的定义
导带是半导体最外面(能量最高)的一个能带,是由许多准连续的能级组成的;是半导体的一种载流子——自由电子(简称为电子)所处的能量范围。
导带中往往只有少量的电子,大多数状态(能级)是空着的,则在外加作用下能够发生状态的改变,故导带中的电子能够导电,即为载流子。
导带底是导带的最低能级,可看成是电子的势能,通常,电子就处于导带底附近;离开导带底的能量高度,则可看成是电子的动能。
当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即发生变化,从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜;反过来,凡是能带发生倾斜的区域,就必然存在电场(外电场或者内建电场)。
导带底到真空中自由电子能级的间距,称为半导体的亲和能,即是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量。
这是半导体的一个特征参量。
2.价带的定义
价带或称价电带,通常是指半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带。
对半导体而言,此能带中的能级基本上是连续的。
全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。
但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。
价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的。
被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。
导带、价带、禁带
【半导体】之五兆芳芳创作(1)导带conduction bandA解释导带是由自由电子形成的能量空间.即固体结构内自由运动的电子所具有的能量规模.对于金属,所有价电子所处的能带就是导带.对于半导体,所有价电子所处的能带是所谓价带,比价带能量更高的能带是导带.在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激起后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后即成为导电的能带——导带.B导带的涵义:导带是半导体最外面(能量最高)的一个能带,是由许多准连续的能级组成的;是半导体的一种载流子——自由电子(简称为电子)所处的能量规模.导带中往往只有少量的电子,大多数状态(能级)是空着的,则在外加作用下能够产生状态的改动,故导带中的电子能够导电,即为载流子.导带底是导带的最低能级,可看成是电子的势能,通常,电子就处于导带底邻近;离开导带底的能量高度,则可看成是电子的动能.当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即产生变更,从而在能带图上就表示出导带底产生倾斜;反过去,但凡能带产生倾斜的区域,就必定存在电场(外电场或内建电场).导带底到真空中自由电子能级的间距,称为半导体的亲和能,便是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量.这是半导体的一个特征参量.(2)价带与禁带价带(valence band)或称价电带,通常是指半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带.对半导体而言,此能带中的能级根本上是连续的.全充满的能带中的电子不克不及在固体中自由运动.但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带酿成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动.价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的.被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满).禁带,英文名为:Forbidden Band 在能带结构中能态密度[1]为零的能量区间.经常使用来暗示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间.禁带宽度的大小决定了资料是具有半导体性质仍是具有绝缘体性质.半导体的禁带宽度较小,当温度升高时,电子可以被激起传到导带,从而使资料具有导电性.绝缘体的禁带宽度很大,即便在较高的温度下,仍是电的不良导体.(3)导带与价带的关系:对于未掺杂的本征半导体,导带中的电子是由它下面的一个能带(即价带)中的电子(价电子)跃迁上来而形成的,这种产生电子(同时也产生空穴——半导体的另外一种载流子)的进程,称为本征激起.在本征激起进程中,电子和空穴是成对产生的,则总是有“电子浓度=空穴浓度”.这实际上就是本征半导体的特征,因此可以说,但凡两种载流子浓度相等的半导体,就是本征半导体.这就意味着,不但未掺杂的半导体是本征半导体,就是掺杂的半导体,在一定条件下(例如低温下)也可以转变成本征半导体.价带的能量低于导带,它也是由许多准连续的能级组成的.但是价带中的许多电子(价电子)其实不克不及导电,而少量的价电子空位——空穴才干导电,故称空穴是载流子.空穴的最低能量——势能,也就是价带顶,通常空穴就处于价带顶邻近.价带顶与导带底之间的能量差,就是所谓半导体的禁带宽度.这就是产生本征激起所需要的最小平均能量.这是半导体最重要的一个特征参量.对于掺杂半导体,电子和空穴大多数是由杂质来提供的.能够提供电子的杂质称为施主;能够提供空穴的杂质称为受主.施主的能级处在靠近导带底的禁带中;受主的能级处在靠近价带顶的禁带中.能隙能隙(Bandgap energy gap)或译作能带隙,在固态物理学中泛指半导体或是绝缘体的价带(valence band)顶端至传导带(conduction band)底端的能量差距.能带理论是研究固体中电子运动纪律的一种近似理论.固体由原子组成,原子又包含原子实和最外层电子,它们均处于不竭的运动状态.为使问题简化,首先假定固体中的原子实固定不动,并按一定纪律作周期性排列,然落后一步认为每个电子都是在固定的原子实周期势场及其他电子的平均势场中运动,这就把整个问题简化成单电子问题.能带理论就属这种单电子近似理论,它首先由F.布洛赫和L.-N.布里渊在解决金属的导电性问题时提出.理论应用对一个本征半导体(intrinsic semiconductor)而言,其导电性与能隙的大小有关,只有取得足够能量的电子才干从价带被激起,跨过能隙并跃迁至传导带.利用费米-狄拉克统计(Fermi-Dirac Statistics)可以得到电子占据某个能阶(energystate)E0的机率.又假定E0 > > EF,EF是所谓的费米能阶(Fermi level),电子占据E0的机率可以利用波兹曼近似简化为:在上式中,Eg是能隙的宽度、k是波兹曼常数(Boltzmann's Constant),而T则是温度.半导体资料的能隙可以利用一些工程手法加以调整,特别是在化合物半导体中,例如控制砷化镓铝(AlGaAs)或砷化镓铟(InGaAs)各类元素间的比例,或是利用如份子束磊晶(Molecular Beam Epitaxy, MBE)成长出多层的磊晶资料.这类半导体资料在高速半导体元件或是光电元件,如异质接面双载子晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor, HBT)、雷射二极管,或是太阳能电池上已经成为主流.固体的能带固体的导电性能由其能带结构决定.对一价金属,价带是未满带,故能导电.对二价金属,价带是满带,但禁带宽度为零,价带与较高的空带相交叠,满带中的电子能占据空带,因而也能导电,绝缘体和半导体的能带结构相似,价带为满带,价带与空带间存在禁带.无机半导体的禁带宽度从0.1~2.0eV,π-π共轭聚合物的能带隙大致在1.4~4.2eV,绝缘体的禁带宽度大于4.5eV.在任何温度下,由于热运动,满带中的电子总会有一些具有足够的能量激起到空带中,使之成为导带.由于绝缘体的禁带宽度较大,常温下从满带激起到空带的电子数微缺乏道,宏不雅上表示为导电性能差.半导体的禁带宽度较小,满带中的电子只需较小能量就能激起到空带中,宏不雅上表示为有较大的电导率.能带理论在说明电子在晶格中的运动纪律、固体的导电机构、合金的某些性质和金属的结合能等方面取得了重大成就,但它究竟是一种近似理论,存在一定的局限性.例如某些晶体的导电性不克不及用能带理论解释,即电子共有化模型和单电子近似不适用于这些晶体.多电子理论成立后,单电子能带论的结果常作为多电子理论的起点,在解决现代庞杂问题时,两种理论是相辅相成的.。
导带价带禁带
【半导体】(1)导带conduction bandA解释导带是由自由电子形成的能量空间。
即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
对于金属,所有价电子所处的能带就是导带。
对于半导体,所有价电子所处的能带是所谓价带,比价带能量更高的能带是导带。
在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后即成为导电的能带——导带。
B导带的涵义:导带是半导体最外面(能量最高)的一个能带,是由许多准连续的能级组成的;是半导体的一种载流子——自由电子(简称为电子)所处的能量范围。
导带中往往只有少量的电子,大多数状态(能级)是空着的,则在外加作用下能够发生状态的改变,故导带中的电子能够导电,即为载流子。
导带底是导带的最低能级,可看成是电子的势能,通常,电子就处于导带底附近;离开导带底的能量高度,则可看成是电子的动能。
当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即发生变化,从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜;反过来,凡是能带发生倾斜的区域,就必然存在电场(外电场或者内建电场)。
导带底到真空中自由电子能级的间距,称为半导体的亲和能,即是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量。
这是半导体的一个特征参量。
(2)价带与禁带价带(valence band)或称价电带,通常是指半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带。
对半导体而言,此能带中的能级基本上是连续的。
全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。
但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。
价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的。
被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。
禁带,英文名为:Forbidden Band 在能带结构中能态密度[1]为零的能量区间。
导带价带和禁带
导带价带和禁带【半导体】(1)导带conduction bandA解释导带是由自由电子形成的能量空间。
即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
对于金属,所有价电子所处的能带就是导带。
对于半导体,所有价电子所处的能带是所谓价带,比价带能量更高的能带是导带。
在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后即成为导电的能带——导带。
B导带的涵义:导带是半导体最外面(能量最高)的一个能带,是由许多准连续的能级组成的;是半导体的一种载流子——自由电子(简称为电子)所处的能量范围。
导带中往往只有少量的电子,大多数状态(能级)是空着的,则在外加作用下能够发生状态的改变,故导带中的电子能够导电,即为载流子。
导带底是导带的最低能级,可看成是电子的势能,通常,电子就处于导带底附近;离开导带底的能量高度,则可看成是电子的动能。
当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即发生变化,从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜;反过来,凡是能带发生倾斜的区域,就必然存在电场(外电场或者内建电场)。
导带底到真空中自由电子能级的间距,称为半导体的亲和能,即是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量。
这是半导体的一个特征参量。
(2)价带与禁带价带(valence band)或称价电带,通常是指半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带。
对半导体而言,此能带中的能级基本上是连续的。
全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。
但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。
价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的。
被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。
(3)导带与价带的关系:对于未掺杂的本征半导体,导带中的电子是由它下面的一个能带(即价带)中的电子(价电子)跃迁上来而形成的,这种产生电子(同时也产生空穴——半导体的另外一种载流子)的过程,称为本征激发。
导带、价带、讲解学习
导带、价带、导带、价带都属于允带,允带有很多的能级(不过可视为准连续,因为能级间差距实在是太小了!),原子中电子的填充都是从最低能级开始的,假设有这么一个情形:电子填啊填,填到某一允带的所有能级都被填满时,刚好所有电子都用完了,再没有一个电子需要填充了。
那么,这个允带就是“满带”,它的最高的那个能级就是“价带(顶)”,这个允带往上隔了一个禁带Eg之后,又有一个允带(在更高能级位置),我们称之为导带,但是这个允带没有任何电子(因为电子在上一个允带时就已经全部填充完了!所以说所谓允带只是说允许有电子存在,但实际上有没有、有多少呢,却不一定;当然禁带是绝对不可能有电子存在。
),所以为“空带”。
我们再看回满带,在满带中,每个能级都有且仅有一个电子(为什么每个能级只能有一个电子呢?请自己查找泡利不相容原理的相关资料),那么满带是不导电的(电子都不能在满带的能级间跑动,自然就不可能有电流啦!)。
但是,对于半导体,禁带Eg不是太大,故而价带电子有机会跃迁到导带中,成为自由电子(导带中的所有能级几乎全空,电子在这里可以跳来跳去,当然很自由啦!),故而导带可以导电,所以才叫导带嘛。
导带是高架桥,价带是地面人行道。
半导体就像是人满为患时的地面交通,电子君们寸步难行挤成狗,但你若是有本事跳上空旷无人的高架桥,那就可以随便跪”。
高架桥到地面之间的空档,就被称为禁带。
所谓禁带就是说电子君没地方可站。
相应的,允带就是电子君可以站的地方,所以除了导带和价带,地下通道也是允带。
高架桥若是太高,电子君们跳不上去,交通便陷入彻底瘫痪。
这是绝缘体。
高架桥若是接上了地面道路,电子君们就能纷纷上桥,交通立刻顺畅起来。
这是金属。
现代半导体技术,之所以能够实现器件的开关,就是能够在高架桥和地面之间架起一-座临时的梯子,它将决定地面上有多少幸运的电子君能够登上高架桥,担负起导电的伟大使命。
以上。
让我们从最基本的开始……以下如果没有特别说明主角都是电子。
导带和价带的区别
导带和价带的区别
价带和导带最接近费米能级。
因此,这些带决定了固体材料的电导率。
物体电子的费米能级化学势是向物体添加一个电子所需的热力学功。
价带是当原子被激发时电子可以从中跳出的电子带。
在这里,电子跳到导带。
因此,基本上,它是任何具有电子的材料的原子的最外层电子轨道。
此外,该术语与术语价电子密切相关。
导带是部分充满电子的结晶固体中能级的离域带。
这些电子具有很大的迁移率并负责导电。
在这里,导带是电子轨道的带,当原子被激发时电子可以跳跃到该带。
这些电子从价带跳跃。
当电子处于导带时,这些电子有足够的能量在材料内部自由移动。
这种运动会产生电流。
禁带、导带、价带
禁带、价带和导带一、禁带、禁带宽度及其物理意义1.1 基本信息禁带是指在能带结构中能态密度为零的能量区间。
常用来表示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间。
禁带宽度的大小决定了材料是具有半导体性质还是具有绝缘体性质。
半导体的禁带宽度较小,当温度升高时,电子可以被激发传到导带,从而使材料具有导电性。
绝缘体的禁带宽度很大,即使在较高的温度下,仍是电的不良导体。
禁带宽度(Band gap)是指一个能带宽度(单位是电子伏特(ev)),固体中电子的能量是不可以连续取值的,而是一些不连续的能带,要导电就要有自由电子存在,自由电子存在的能带称为导带(能导电),被束缚的电子要成为自由电子,就必须获得足够能量从而跃迁到导带,这个能量的最小值就是禁带宽度。
例如:锗的禁带宽度为0.66ev;硅的禁带宽度为1.12ev;砷化镓的禁带宽度为1.46ev;氧化亚铜的禁带宽度为2.2eV。
禁带非常窄的一般是金属,反之一般是绝缘体。
半导体的反向耐压,正向压降都和禁带宽度有关。
1.2 禁带宽度的物理意义禁带宽度是半导体的一个重要特征参量,其大小主要决定于半导体的能带结构,即与晶体结构和原子的结合性质等有关。
半导体价带中的大量电子都是价键上的电子[1],不能够导电,即不是载流子。
只有当价电子跃迁到导带(即本征激发)而产生出自由电子和空穴[2],才能够导电。
空穴实际上也就是价电子跃迁到导带以后所留下的价键空位(一个空穴的运动就等效于一大群价电子的运动)。
因此,禁带宽度的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量,也就是产生本征激发所需要的最小能量。
[1] 价电子,指原子核外电子中能与其他原子相互作用形成化学键的电子。
主族元素的价电子就是主族元素原子的最外层电子;过渡元素的价电子不仅是最外层电子,次外层电子及某些元素的倒数第三层电子也可成为价电子,如有时也包括次外层的D电子,对于镧系元素,还有倒数第三层的F电子[2] 自由电子和空穴称为载流子,在电场力作用下的运动称为漂移运动,载流子定向的漂移运动形成了电流。
导带、价带、禁带、费米能级
(1)导带conduction band:导带是由自由电子形成的能量空间。
即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
对于金属,所有价电子所处的能带就是导带。
对于半导体,所有价电子所处的能带是所谓价带,比价带能量更高的能带是导带。
在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后即成为导电的能带——导带。
势能动能:导带底是导带的最低能级,可看成是电子的势能,通常,电子就处于导带底附近;离开导带底的能量高度,则可看成是电子的动能。
当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即发生变化,从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜;反过来,凡是能带发生倾斜的区域,就必然存在电场(外电场或者内建电场)。
(2)价带与禁带:价带(valence band)或称价电带,通常是指半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带。
对半导体而言,此能带中的能级基本上是连续的。
全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。
但若该电子受到光照,它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。
禁带,英文名为:Forbidden Band 常用来表示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间。
禁带宽度的大小决定了材料是具有半导体性质还是具有绝缘体性质。
半导体的禁带宽度较小,当温度升高时,电子可以被激发传到导带,从而使材料具有导电性。
绝缘体的禁带宽度很大,即使在较高的温度下,仍是电的不良导体。
无机半导体的禁带宽度从~,π-π共轭聚合物的能带隙大致在~,绝缘体的禁带宽度大于。
(3)导带与价带的关系:“电子浓度=空穴浓度”,这实际上就是本征半导体的特征,因此可以说,凡是两种载流子浓度相等的半导体,就是本征半导体。
注意:不仅未掺杂的半导体是本征半导体,就是掺杂的半导体,在一定条件下(例如高温下)也可以转变为本征半导体。
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导带与价带的关系
定义
导带(conduction band)是由自由电子形成的能量空间。
即固体结构内自由运动的电子所具有的能量范围。
对于金属,所有价电子所处的能带就是导带。
对于半导体,所有价电子所处的能带是所谓价带,比价带能量更高的能带是导带。
在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后即成为导电的能带——导带。
导带是半导体最外面(能量最高)的一个能带,是由许多准连续的能级组成的;是半导体的一种载流子——自由电子(简称为电子)所处的能量范围。
导带中往往只有少量的电子,大多数状态(能级)是空着的,则在外加作用下能够发生状态的改变,故导带中的电子能够导电,即为载流子。
导带底是导带的最低能级,可看成是电子的势能,通常,电子就处于导带底附近;离开导带底的能量高度,则可看成是电子的动能。
当有外场作用到半导体两端时,电子的势能即发生变化,从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜;反过来,凡是能带发生倾斜的区域,就必然存在电场(外电场或者内建电场)。
导带底到真空中自由电子能级的间距,称为半导体的亲和能,即是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量。
这是半导体的一个特征参量。
导带与价带的关系
对于未掺杂的本征半导体,导带中的电子是由它下面的一个能带(即价带)中的电子(价电子)跃迁上来而形成的,这种产生电子(同时也产生空穴——半导体的另外一种载流子)的过程,称为本征激发。
在本征激发过程中,电子和空穴是成对产生的,则总是有“电子浓度=空穴浓度”。
这实际上就是本征半导体的特征,因此可以说,凡是两种载流子浓度相等的半导体,就是本征半导体。
这就意味着,不仅未掺杂的半导体是本征半导体,就是掺杂的半导体,在一定条件下(例如高温下)也可以转变为本征半导体。
价带的能量低于导带,它也是由许多准连续的能级组成的。
但是价带中的许多电子(价电子)并不能导电,而少量的价电子空位——空穴才能导电,故称空穴是载流子。
空穴的最低能量——势能,也就是价带顶,通常空穴就处于价带顶附近。
价带顶与导带底之间的能量差,就是所谓半导体的禁带宽度。
这就是产生本征激发所需要的最小平均能量。
这是半导体最重要的一个特征参量。
对于掺杂半导体,电子和空穴大多数是由杂质来提供的。
能够提供电子的杂质称为施主;能够提供空穴的杂质称为受主。
施主的能级处在靠近导带底的禁带中;受主的能级处在靠近价带顶的禁带中。
半导体也是电中性的,电子和空穴是一样多的,对p型,由于存在受(电子)主杂质,价带电子被其束缚在价带留下空穴,空穴导电,而成为p型半导体;对n型,由于存在施(电子)主杂质,其电子进入导带,成为主要的导电载体。
p型、n型半导体中不论导带、价带都分别有电子和空穴,只是多少不同。